Python - 数据库访问

Python 中的数据库访问

Python 中的数据库访问用于与数据库交互，使应用程序能够一致地存储、检索、更新和管理数据。支持多种关系数据库管理系统（RDBMS）用于这些任务，每个系统都需要特定的Python包进行连接 −

GadFly
MySQL
PostgreSQL
Microsoft SQL Server
Informix
Oracle
Sybase
SQLite
and many more...

程序执行过程中输入和生成的数据存储在 RAM 中。如果要永久存储，就需要存储在数据库表中。

关系型数据库使用 SQL（结构化查询语言）对数据库表执行插入/删除/更新作。然而，SQL 的实现因数据库类型而异。这会引发不兼容的问题。一个数据库的SQL指令与另一个数据库不匹配。

DB-API（数据库API）

为解决兼容性问题，Python 增强提案（PEP）249 引入了一种称为 DB-API 的标准化接口。该接口为数据库驱动程序提供了一个一致的框架，确保不同数据库系统间的行为一致。它通过建立一套通用的规则和方法，简化了在不同数据库之间切换的过程。

使用 Python 的 SQLite

Python 的标准库包括 sqlite3 模块，这是 SQLite3 数据库的 DB_API兼容驱动。它作为DB-API的参考实现。对于其他类型的数据库，你需要安装相关的Python软件包------

Database	Python Package
Oracle	cx_oracle, pyodbc
SQL Server	pymssql, pyodbc
PostgreSQL	psycopg2
MySQL	MySQL Connector/Python, pymysql

使用 SQLite

由于内置的 sqlite3 模块，使用 SQLite 和 Python 非常简单。该过程包括 −

**连接建立 −**使用 sqlite3.connect（）创建一个连接对象，提供必要的连接凭证，如服务器名称、端口、用户名和密码。
**事务管理 −**连接对象管理数据库作，包括打开、关闭和事务控制（提交或回滚事务）。
**光标对象 −**从连接中获取一个光标对象来执行SQL查询。光标作为数据库中CRUD（创建、读取、更新、删除）作的网关。

在本教程中，我们将学习如何使用 Python 访问数据库，如何在 SQLite 数据库中存储 Python 对象的数据，以及如何从 SQLite 数据库中检索数据并使用 Python 程序进行处理。

sqlite3模块

SQLite 是一个无服务器、基于文件的轻量级事务关系数据库。它不需要安装，访问数据库也不需要用户名和密码等凭证。

Python 的 sqlite3 模块包含 SQLite 数据库的 DB-API 实现。该剧由格哈德·赫林（Gerhard Hring）撰写。让我们学习如何用 Python 使用 sqlite3 模块进行数据库访问。

我们先导入 sqlite3 并检查它的版本。

复制代码

>>> import sqlite3
>>> sqlite3.sqlite_version
'3.39.4'

连接对象

连接对象由 sqlite3 模块中的 connect（）函数设置。该函数的第一个位置参数是表示 SQLite 数据库文件路径（相对或绝对）的字符串。该函数返回一个指向数据库的连接对象。

复制代码

>>> conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
>>> type(conn)
<class 'sqlite3.Connection'>

连接类定义了各种方法。其中之一是返回光标对象的cursor（）方法，我们将在下一节介绍。事务控制通过连接对象的commit（）和rollback（）方法实现。连接类拥有定义自定义函数和用于SQL查询的聚合的重要方法。

光标对象

接下来，我们需要从连接对象中获取光标对象。当对数据库执行任何CRUD作时，它是你对数据库的句号。连接对象上的Cursor（）方法返回该游标对象。

python 复制代码

>>> cur=conn.cursor()
>>> type(cur)
<class 'sqlite3.Cursor'>

现在我们可以执行所有SQL查询作，借助其exe（）方法，光标对象。该方法需要字符串参数，且必须是有效的SQL语句。

创建数据库表

我们现在将在新创建的"testdb.sqlite3"数据库中添加员工表。在接下来的脚本中，我们调用了 exe（）方法，给它一个包含 CREATE TABLE 语句的字符串。

python 复制代码

import sqlite3
conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
cur=conn.cursor()
qry='''
CREATE TABLE Employee (
EmpID INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
FIRST_NAME TEXT (20),
LAST_NAME TEXT(20),
AGE INTEGER,
SEX TEXT(1),
INCOME FLOAT
);
'''
try:
   cur.execute(qry)
   print ('Table created successfully')
except:
   print ('error in creating table')
conn.close()

当上述程序运行时，当前工作目录中会创建带有 Employee 表的数据库。

我们可以通过在 SQLite 控制台中列出数据库中的表格来验证。

python 复制代码

sqlite> .open mydb.sqlite
sqlite> .tables
Employee

插入操作

当你想将记录创建到数据库表时，必须使用 INSERT操作。

示例

以下示例执行SQL INSERT语句，在EMPLOYEE表中创建记录 −

python 复制代码

import sqlite3
conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
cur=conn.cursor()
qry="""INSERT INTO EMPLOYEE(FIRST_NAME,
   LAST_NAME, AGE, SEX, INCOME)
   VALUES ('Mac', 'Mohan', 20, 'M', 2000)"""
try:
   cur.execute(qry)
   conn.commit()
   print ('Record inserted successfully')
except:
   conn.rollback()
print ('error in INSERT operation')
conn.close()

你也可以使用参数替换技术来执行 INSERT 查询，如下 −

python 复制代码

import sqlite3
conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
cur=conn.cursor()
qry="""INSERT INTO EMPLOYEE(FIRST_NAME,
   LAST_NAME, AGE, SEX, INCOME)
   VALUES (?, ?, ?, ?, ?)"""
try:
   cur.execute(qry, ('Makrand', 'Mohan', 21, 'M', 5000))
   conn.commit()
   print ('Record inserted successfully')
except Exception as e:
   conn.rollback()
   print ('error in INSERT operation')
conn.close()

READ操作

READ操作对任何数据库意味着从数据库中获取一些有用信息。

一旦数据库连接建立，你就可以对该数据库进行查询。你可以用 fetchone（）方法获取单个记录，或者使用 fetchall（）方法从数据库表获取多个值。

fetchone（） − 它取查询结果集的下一行。结果集是指当使用光标对象查询表时返回的对象。
fetchall（） − 它取出结果集中的所有行。如果有些行已经被从结果集中提取，然后从结果集中检索剩余的行。
rowcount − 这是一个只读属性，返回为受 execute（）方法影响。

示例

在以下代码中，光标对象执行 SELECT * FROM EMPLOYEE 查询。结果集通过 fetchall（）方法得到。我们用for循环打印结果集里的所有记录。

python 复制代码

import sqlite3
conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
cur=conn.cursor()
qry="SELECT * FROM EMPLOYEE"

try:
   # Execute the SQL command
   cur.execute(qry)
   # Fetch all the rows in a list of lists.
   results = cur.fetchall()
   for row in results:
      fname = row[1]
      lname = row[2]
      age = row[3]
      sex = row[4]
      income = row[5]
      # Now print fetched result
      print ("fname={},lname={},age={},sex={},income={}".format(fname, lname, age, sex, income ))
except Exception as e:
   print (e)
   print ("Error: unable to fecth data")

conn.close()

它将产生以下输出 −

python 复制代码

fname=Mac,lname=Mohan,age=20,sex=M,income=2000.0
fname=Makrand,lname=Mohan,age=21,sex=M,income=5000.0

更新操作

UPDATE 对任何数据库的作意味着更新一个或多个已存在数据库中的记录。

以下程序更新所有收入=2000的记录。在这里，我们增加了1000的收入。

python 复制代码

import sqlite3
conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
cur=conn.cursor()
qry="UPDATE EMPLOYEE SET INCOME = INCOME+1000 WHERE INCOME=?"

try:
   # Execute the SQL command
   cur.execute(qry, (1000,))
   # Fetch all the rows in a list of lists.
   conn.commit()
   print ("Records updated")
except Exception as e:
   print ("Error: unable to update data")
conn.close()

删除操作

当你想从数据库中删除某些记录时，必须进行删除作。以下是删除所有收入小于2000的员工记录的程序。

python 复制代码

import sqlite3
conn=sqlite3.connect('testdb.sqlite3')
cur=conn.cursor()
qry="DELETE FROM EMPLOYEE WHERE INCOME<?"

try:
   # Execute the SQL command
   cur.execute(qry, (2000,))
   # Fetch all the rows in a list of lists.
   conn.commit()
   print ("Records deleted")
except Exception as e:
   print ("Error: unable to delete data")

conn.close()

执行事务

事务是一种确保数据一致性的机制。交易具有以下四个性质 −

原子性 − 交易要么完成，要么什么都不发生。
一致性 − 事务必须以一致状态开始并离开系统保持稳定的状态。
隔离 − 交易的中间结果在当前事务之外不可见。
耐久性 − 一旦交易提交，效果是持久的，甚至系统故障后。

Python DB API 2.0 提供了两种提交或回滚事务的方法。

示例

你已经知道如何实现交易了。这里有一个类似的例子------

python 复制代码

# Prepare SQL query to DELETE required records
sql = "DELETE FROM EMPLOYEE WHERE AGE > ?"
try:
   # Execute the SQL command
   cursor.execute(sql, (20,))
   # Commit your changes in the database
   db.commit()
except:
   # Rollback in case there is any error
   db.rollback()

COMMIT操作

Commit是一个操作，它向数据库发出绿色信号以完成更改，在此操作之后，任何更改都无法恢复。

下面是一个调用commit方法的简单示例。

复制代码

db.commit()

ROLLBACK 操作

如果您对一个或多个更改不满意，并且希望完全还原这些更改，请使用rollback（）方法。

下面是一个调用rollback（）方法的简单示例。

python 复制代码

db.rollback()

PyMySQL 模块

PyMySQL是一个用于从Python连接到MySQL数据库服务器的接口。它实现了Python数据库API v2.0，并包含一个pure-Python MySQL客户端库。PyMySQL的目标是成为MySQLdb的直接替代品。

安装 PyMySQL

在继续之前，请确保您的计算机上安装了PyMySQL。只需在Python脚本中键入以下内容并执行即可：

python 复制代码

import PyMySQL

如果结果如下，则表示未安装 MySQLdb 模块 −

python 复制代码

Traceback (most recent call last):
   File "test.py", line 3, in <module>
      Import PyMySQL
ImportError: No module named PyMySQL

最后一个稳定版本可在 PyPI 上使用，并可随 pip − 安装

python 复制代码

pip install PyMySQL

注意 − 确保你拥有安装上述模块的root权限。

MySQL 数据库连接

在连接MySQL数据库之前，请确保以下几点------

你已经创建了一个数据库 TESTDB。
你在 TESTDB 中创建了一个名为 EMPLOYEE 的表。
该表包含字段FIRST_NAME、LAST_NAME、年龄、易和收入。
用户 ID "testuser" 和密码 "test123" 被设置为访问 TESTDB。
Python 模块 PyMySQL 已正确安装在你的机器上。
你已经通过MySQL教程来理解MySQL基础知识。

示例

要在早期示例中使用 MySQL 数据库而非 SQLite 数据库，我们需要更改 connect（）函数如下 −

python 复制代码

import PyMySQL
# Open database connection
db = PyMySQL.connect("localhost","testuser","test123","TESTDB" )

除了这一变化外，所有数据库作都可以毫无困难地完成。

处理错误

错误的来源有很多。例如，已执行的SQL语句中的语法错误、连接失败，或调用已取消或已完成的语句句柄的取指方法。

数据库API定义了每个数据库模块中必须存在的若干错误。下表列出了这些例外情况。

Sr.No.	Exception & Description
1	Warning Used for non-fatal issues. Must subclass StandardError.
2	Error Base class for errors. Must subclass StandardError.
3	InterfaceError Used for errors in the database module, not the database itself. Must subclass Error.
4	DatabaseError Used for errors in the database. Must subclass Error.
5	DataError Subclass of DatabaseError that refers to errors in the data.
6	OperationalError Subclass of DatabaseError that refers to errors such as the loss of a connection to the database. These errors are generally outside of the control of the Python scripter.
7	IntegrityError Subclass of DatabaseError for situations that would damage the relational integrity, such as uniqueness constraints or foreign keys.
8	InternalError Subclass of DatabaseError that refers to errors internal to the database module, such as a cursor no longer being active.
9	ProgrammingError Subclass of DatabaseError that refers to errors such as a bad table name and other things that can safely be blamed on you.
10	NotSupportedError Subclass of DatabaseError that refers to trying to call unsupported functionality.